- Kondensatoriaus ESR matavimas
- Dalių sąrašas
- Grandinės schema
- Kondensatoriaus ESR apskaičiavimas
- Pavyzdys: 100uf elektrolitinio kondensatoriaus ESR matavimas
Kondensatoriai atrodo gerai, kol pasieksite tašką, kai maitinimo šaltinis sugenda arba atsisako veikti optimaliai. Ir jei problema yra triukšmas, yra paprastas pataisymas, tiesiog pridedate daugiau kondensatorių. Bet tai neišsprendžia. Kas gali būti negerai?
Problema kyla iš naivios prielaidos, kad kondensatoriai (didele dalimi) yra „idealūs“ prietaisai, nors iš tikrųjų nėra. Šie nepageidaujami padariniai atsiranda dėl to, kas vadinama vidiniu pasipriešinimu arba „ Equivalent Series Resistance“ (ESR). Kondensatoriai turi ribotą vidinį atsparumą dėl jų konstrukcijoje naudojamų medžiagų. ESR ir ESL kondensatoriuose išsamiai paaiškinome ankstesniame straipsnyje.
Skirtingi kondensatorių tipai turi skirtingus ESR diapazonus. Pavyzdžiui, elektrolitiniai kondensatoriai apskritai turi didesnį ESR nei keraminiai kondensatoriai. Daugeliui programų tampa svarbu išmatuoti kondensatorių vidinę varžą. Šiandien šiame straipsnyje sukursime ESR matuoklį ir sužinosime, kaip išmatuoti kondensatoriaus ESR naudojant 555 laikmačio IC ir tranzistorius.
Kondensatoriaus ESR matavimas
Iš pradžių ESR matavimas gali atrodyti lengva užduotis.
Atsparumą galima lengvai nustatyti taikant pastovią srovę ir matuojant įtampos kritimą visame bandomame įrenginyje.
Ką daryti, jei kondensatoriui pritaikome pastovią srovę? Įtampa kyla tiesiškai ir nusistovi pagal maitinimo įtampos nustatytą vertę, kuri (mūsų tikslams) yra nenaudinga.
Šiuo metu laikas grįžti prie to, ko išmokome mokykloje - „ Kondensatoriai blokuoja nuolatinę srovę ir perduoda kintamąją srovę“.
Padarę keletą supaprastinančių išvadų suprantame, kad kondensatoriai iš esmės yra trumpųjų jungimų aukštuose dažniuose, o talpinė dalis yra „trumpinama“ iš grandinės ir visa įtampa nukrinta vidinėje varžoje.
Šio metodo pranašumas yra tas, kad mums net nereikia žinoti srovės, jei žinome naudojamo signalo šaltinio vidinę varžą, nes dabar ESR ir vidinė (šaltinio) varža sudaro įtampos daliklį, varžos yra įtampos kritimų santykis, o žinodami tris mes galime lengvai nustatyti kitą.
Osciloskopas naudojamas matuoti bangos formas įėjime ir kondensatoriuje.
Dalių sąrašas
Oskarui:
1. 555 laikmatis - ir CMOS, ir bipolinis veiks gerai, tačiau CMOS rekomenduojamas esant aukštiems dažniams
2. 100K potenciometras - naudojamas dažnių derinimui
3. 1nF kondensatorius - laikas
4. 10uF keraminis kondensatorius - atsiejimas
„Power Stage“:
1. BC548 NPN dvipolis tranzistorius
2. BC558 PNP dvipolis tranzistorius
Greita pastaba apie tranzistorių pasirinkimą - bet koks mažas signalo tranzistorius, turintis didelį stiprinimą (300 ir daugiau) ir šiek tiek didelę srovę (50mA +), puikiai veiks.
3. 560Ω bazinis rezistorius
4. 47Ω išėjimo rezistorius - tai gali būti nuo 10Ω iki 100Ω.
Grandinės schema
Žemiau yra šios ESR kondensatoriaus testerio grandinės schema -
Šią ESR matuoklio grandinę galima suskirstyti į dvi dalis: 555 laikmatį ir išėjimo pakopą.
1. 555 osciliatorius:
555 grandinė yra įprastas stabilus multivibratorius, kuris išleidžia kvadratinę bangą, kurios dažnis yra keli šimtai kilohercų. Tokiu dažniu beveik visi kondensatoriai veikia kaip trumpieji. „100K pot“ leidžia reguliuoti dažnį, kad būtų kuo mažesnė įtampa.
2. „Power Stage“:
Tai yra kitos problemos sprendimas. Mes galėtume tiesiogiai prijungti kondensatorių prie 555 laikmačio išvesties, bet tada mums reikės tiksliai žinoti išėjimo varžą.
Norėdami tai pašalinti, naudojamas išstumiamasis išvesties etapas su nuosekliu rezistoriumi. Rezistorius suteikia išėjimo varžą.
Štai kaip atrodo visa šios ESR matuoklio grandinės aparatūra:
Kondensatoriaus ESR apskaičiavimas
Iš įtampos daliklio lygties gauname šią formulę:
ESR = (V CAP • R OUTPUT) / (V OUTPUT - V CAP)
Kur ESR yra vidinė kondensatoriaus varža, V CAP yra signalas per kondensatorių (matuojamas CAP + mazge), R OUTPUT yra galios pakopos išėjimo varža (čia, 47 omai), o V OUTPUT yra išėjimo signalo įtampa, kaip matuojamas grandinės taške A.
Naudojant šią grandinę, norint tiksliai nustatyti matavimą, rekomenduojama nustatyti 1X zondą, kad padidėtų jautrumas ir sumažėtų pralaidumas, kad atsikratytų triukšmo.
Pirma, didžiausia ir didžiausia įtampa matuojama taške A, prieš impedanciją ir pažymima. Tada kondensatorius yra pritvirtintas. Priartinkite tol, kol pamatysite kvadratinę bangą. Traukite puodą, kol bangos forma netaps mažesnė.
Atsižvelgiant į kondensatoriaus tipą, gaunamos bangos formos didžiausia įtampa turėtų būti kelių dešimčių ar šimtų milivoltų tvarka.
Pavyzdys: 100uf elektrolitinio kondensatoriaus ESR matavimas
Štai neapdorota galios pakopos išėjimo bangos forma:
O štai kondensatoriaus įtampa. Atkreipkite dėmesį į visą triukšmą, uždėtą ant signalo - būkite atsargūs matuodami.
Prijungę reikšmes į formulę, gauname 198mΩ ESR.
Kondensatoriaus ESR yra svarbus parametras projektuojant maitinimo grandines ir čia mes sukūrėme paprastą ESR matavimo prietaisą, pagrįstą 555 laikmačiu.